物质波实验台

德布罗意波长与电子衍射探索器

同样是一颗粒子,为什么有时落在屏幕上只是一个小点,大量粒子却能逐渐“长出”衍射结构?先改变动量,再看晶格能不能把这种波动性显出来。

λ = h / p

晶格会把波动性“放大”吗?

青色波形:德布罗意波长(相对示意) 橙色刻线:晶面间距(相对示意)

从控制量走到可观察量

调节m、v
得到动量p = mv
得到波长λ = h/p
尺度判断:比较德布罗意波长 λ与晶格尺度 d

注意:“波长和晶格尺度接近”只是判断衍射是否容易分辨的直观入口。真正出现亮纹或衍射环,还要满足相干叠加和具体晶体取向等条件,不能只凭 λ/d 一项断言实验结果。

探测屏:只记录命中位置

发射一个粒子看单次事件,再累积大量落点,看条纹或衍射环怎样逐渐显现。

已记录 0 个粒子

单个亮点体现一次粒子探测事件;大量落点形成条纹或衍射环,统计分布显现波动性。图上没有画“粒子轨迹”,因为物质波不是粒子沿波浪线前进。

判断一下

“电子衍射图样说明每个电子都沿着一条波浪形轨迹穿过晶体。”这句话正确吗?

先作出判断,再查看解释。

常量取值:h = 6.62607015×10⁻³⁴ 焦·秒,mₑ = 9.1093837×10⁻³¹ 千克,e = 1.602176634×10⁻¹⁹ 库。